氣候友好型燃料電池系統(tǒng)將在未來為汽車等機器提供動力，但目前仍很少見，價格也很昂貴。

造成這種情況的原因有幾個，包括生產(chǎn)雙極板的復(fù)雜和昂貴的過程——雙極板是電解槽和燃料電池的關(guān)鍵部件，是許多氫系統(tǒng)所需要的。

弗勞恩霍夫機床和成形技術(shù)研究所(IWU)通過引入一種創(chuàng)新的輥壓系統(tǒng)，在降低成本和大規(guī)模生產(chǎn)雙極板方面邁出了重要一步，這種方式被命名為：BPPflexRoll。

氫燃料電池效率很高。它們利用氫氣和氧氣發(fā)電，為環(huán)保車輛等機器提供動力。電解槽利用電能將水分解成氫和氧，從而逆轉(zhuǎn)這一過程。兩種類型的氫系統(tǒng)都需要雙極板(BPPs)，其中包括兩個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)換組件：燃料電池系統(tǒng)中的膜電極組件(MEA)和電解槽中的催化劑涂層膜(CCM)。

在燃料電池電堆中，雙極板的雙壁結(jié)構(gòu)允許氧和氫流動到MEA的兩側(cè)，同時水冷卻電堆。問題是，目前生產(chǎn)雙極板的過程是昂貴的，這阻礙了氫技術(shù)的應(yīng)用，例如，氫動力燃料電池汽車的廣泛和經(jīng)濟有效的使用。這種潛力只有在相關(guān)核心部件的大規(guī)模生產(chǎn)成本降低的情況下才能釋放出來。

位于開姆尼茨的弗勞恩霍夫機床和成形技術(shù)研究所(IWU)的研究人員與Profiroll Technologies GmbH合作，開發(fā)了一種軋輥壓花的原型系統(tǒng)：BPPflexRoll。

弗勞恩霍夫的生產(chǎn)線已經(jīng)投入使用。它配備了控制技術(shù)和操作概念，在關(guān)鍵點上與工業(yè)設(shè)施保持一致。該系統(tǒng)由三個輥架組成，安裝面積為4500mm x 3300mm。

連續(xù)加工取代不連續(xù)批量生產(chǎn)

金屬BPP如此昂貴的原因之一是它們是以不連續(xù)的批次生產(chǎn)的。

Fraunhofer IWU鈑金加工和工具設(shè)計小組負責(zé)人Stefan Polster表示：

“每個雙極板由兩個不銹鋼部件組成。用于氣體流動和散熱的結(jié)構(gòu)在不連續(xù)的成型過程中被壓在兩半上，然后它們被連接在一起。”

“我們的壓花系統(tǒng)有可能用連續(xù)工藝取代這些不連續(xù)的工藝鏈或生產(chǎn)步驟。無需停止和啟動，這一工藝將實現(xiàn)高單位產(chǎn)量。”

Fraunhofer IWU成型機集團經(jīng)理Robin Kurth表示：

“輥壓系統(tǒng)的一個主要優(yōu)點是所涉及的處理速度更高。每分鐘可以生產(chǎn)多達120塊BPP半板。”

研究人員希望這種生產(chǎn)方法的轉(zhuǎn)變能將BPP的生產(chǎn)成本降低一半。

在新開發(fā)的技術(shù)中，雙極板的結(jié)構(gòu)是使用一對輥進行壓花的，薄金屬帶在輥之間連續(xù)運行。其中一個成型輥被定義為沖頭，另一個被定義為模具。由于用于形成流動通道的輥與工件大約只有一條線接觸，因此與傳統(tǒng)壓花相比，逐步成形可以將工藝力平均減少十倍。這就產(chǎn)生了更小、更低成本的機器技術(shù)。靈活性是該系統(tǒng)的另一個優(yōu)點：所需的輥組數(shù)量可以根據(jù)雙極板的幾何形狀單獨調(diào)整。

具有集成監(jiān)控系統(tǒng)的認知成型機

有了新的試點系統(tǒng)，F(xiàn)raunhofer IWU的研究人員也朝著認知形成機器邁出了重要一步，認知形成機器可以使用傳感器和智能算法來監(jiān)測和控制自己。

Kurth說：“與以前的系統(tǒng)不同，我們未來將通過捕捉、整合和分析傳感器的工藝參數(shù)來實時監(jiān)控BPP的質(zhì)量。”

然后，這些數(shù)據(jù)將被處理并通過云解決方案得到利用。該設(shè)施生產(chǎn)的第一塊雙極板已經(jīng)在弗賴堡的Fraunhofer太陽能系統(tǒng)研究所ISE的燃料電池中進行測試。

通過BPPflexRoll，研究人員正在為大規(guī)模生產(chǎn)高效、低成本的雙極板鋪平道路。在4月22日至26日舉行的漢諾威展覽上，他們將在位于2號展廳B24展位的Fraunhofer聯(lián)合展位上展示一個作為BPPflexRoll組件的軋輥，以及用它制造的雙極板。

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